İZGİ OTOMOTİV - ELEKTİRİK SİSTEMİ

Motorlarda Ateşleme Sistemi Nedir? Nasıl Çalışır?

İçten yanmalı motorlar 100 seneden fazladır popüler olarak kullanılan, düşük verimi, çevre kirliliğe neden olması, ağır ve hantal olması gibi birçok eksi yönüne rağmen vazgeçilemeyen sistemler olmuştur. Günümüzde son derece komplike şekilde ve ince ayarlara dayalı biçimde çalışan bu motorlar, genel olarak Otto Motoru yani benzin motru olarak bilinir. İçten yanmalı motorların en önemli örneği olan bu tip motorlar, yanma odası içerisine emme kanalından alınan hava-yakıt karışımının buji ile ateşlenmesi sonucundapistonu aşağı ittirmesi prensibine dayalı olarak çalışır. Ateşleme gelişigüzel birşekilde yapılmaz, distribütör tarafından ayarlanmış bir düzeni vardır ve bujiler bu sıraya göre ateşleme yaparlar. En çok kullanılan motor tipi dört zamanlı olandır. Aşağıda dört zamanlı bir motorun çalışma çevrimini açıklamaya çalışacağım.

Emme Zamanı
Piston en üst seviyede bulunur ve o esnada emme sübabı açılır. İçerideki basınç bu anda turbosuz atmosferik bir motorda dış basınca eşitti ve ilk etapta temiz hava girişi olmaz. Piston aşağıya doğru hareket ettikçe silindir içerisinde hava için ayrılan alan genişler ve basıncın düşmesiyle yüksek basınçlı atmosferik ortamdan silindir içerisine temiz hava akışı olur. Piston en alt noktaya gelene kadar bu vakum oluşumu ve hava girişi devam eder. En alt noktada emme sübabı hemen kapanmaz ve bir miktar daha hava alınabilmesi için piston yukarı bir miktar çıkarken de açık kalır. Bunun amacı silindir içerisine mümkün olduğunca fazla miktarda hava alınmasıdır. Çünkü ne kadar fazla temiz hava alınır ve sıkıştırılırsa, patlama da o kadar kuvvetli gerçekleşir.

Sıkıştırma Zamanı
Emme sübabı kapatılıp piston yukarıya doğru hareket ederken hiçbir sübap açık olmaz ve sıkıştırma başlar. Piston en üst noktaya geldiğinde hem sıkıştırmayla oluşan ısı sonucunda hava 500C’ye varan sıcaklığa ulaşır hem de silindir hacmi minimum hale yani ateşeleme için en uygun konuma gelir. Burada sıkıştırma oranı olarak bilinen oran önemlidir. Sıkıştırma oranı küçüldükçe sıkıştırma ve oluşan basınç daha da artar. Isınan ve basıncı artan hava ve emme kanalından yanma odasına püskürtülen yakıt partikülleri hava + yakıt karışımı oluşturmuş olur. Eğer buradaki yakıtın miktarı iyi ayarlanmamışsa, zengin veya fakir karışım olur. Zengin karışımda yanmamış yakıt partikülleri fazladır ve yakıtın bir kısmı kullanılamadan atılmış ve daha da kötüsü silindir çeperlerine yapışmış olur. Bu birikintilerin artması ile sıkıştırma sonucunda artan basınç ve sıcaklıkla beraber daha buji ateşlemeden patlama olabilir. Araçta vuruntu olarak hissedilen bu yanma olayı eğer birkaç pistonda aynı anda veya çok aksi bir zamanda olursa, kırank milinin kırılmasına ve motor bloğunun çatlamasına varabilecek çok büyük hasarlara neden olabilir. Tutuşma sıcaklığı düşük olan yakıtların kullanımı ve optimum yakıt + hava karışımının sağlanması bu durumun engellenmesi için alınacak en etkili önlemlerdir. Dizel motorlarda sıkışan hava üzerine enjektörle yakıt püskürtüldüğünden bu tarz sorunlar bulunmaz.

İş Zamanı
Sıkıştırma sonucunda iyice ısınan ve basıncı artan hava yakıt karışımı buji ile ateşlenir ve patlama ile piston aşağıya doğru itilir. Pistonun krank miline gücü ilettiği an bu andır. Dört zamanlı motorlarda her piston bir kez ateşlemeyle aşağıya iner, ardından biyel mekanizmasının momentiyle ve diğer pistonların sağladığı krank itki gücüyle bir kez boş döner. Daha sonra tekrar emme ve sıkıştırma yapılarak ikinci ateşleme gerçekleşir. Boşta gidilen çevrim yanma sonucu oluşan artıkların egzostan dışarı atılması içindir. Pistonların kranka bağlı kısımlarındaki yarı-dairesel bölüme karşı ağırlık denir. Bu kısım pistonun boşta döndüğü andaki momentini korumasına yardımcı olur yani hareketin sekteye uğramamasına yardımcı olmak üzere tasarlanmıştır.

Egsoz Zamanı
İş zamanı sonunda hızla aşağıya inen piston karşı ağırlığın da etkisiyle tekrar yukarı çıkar ve çıkarken emme sübabı hala kapalıdır, sadece egsoz sübabı açılır ve piston en üst noktaya gelene kadar açık kalarak yanma sonrası artık gazlar yanma odasından dışarı atılır. Bu dört zamanlı motorlara has bir çevrimdir. Çünkü dört zamanlı motorlarda her çevrimde değil, iki çevrimde bir ateşleme yapılır. İki zamanlı motorlarda ise, her çevrimde ateşleme yapılır ve bu nedenle egsoz gazları rahat atılamadığından kötü bir yanma gerçekleşir ve bunun neticesinde düşük verimlilik olur. Fakat her çevrimde ateşleme yapıldığından daha fazla güç alınırken, iki misli fazla yakıt sarfiyatı olur. Egsoz zamanında mümkün olduğunca fazla yanmış gaz atımı için, iş zamanının sonuna doğru egsoz sübabı açılır. Aynı şekilde emme yapılmaya başlandığı anda da az bir süre açık kalır ve silindire alınan havanın oluşturduğu basınçla bir miktar daha artık gaz egsoz sübabından dışarı atılmış olur. Yani emme ve egsoz sübapları çok kısa bir süre de olsa beraber aynı anda açık kalmış olurlar.

Motordaki bu dört zaman gerçekleştiğinde çevrim tamamlanmış olur. Bu her piston için ayrı ayrı gerçekleştiğinden bunu bir düzen içerisinde sırayla yapmak gerekir. İşte bu sıralamayı yapan distrübütördür. Yanda distribütörün bujilere bağlantısını ve hareketli bir anahtar mekanizması gibi çalışan şeklini görmektesiniz. Kırmızı daire içerisinde gözüken distribütör kolu döndüğü esnada saatin 12, 3, 6 ve 9 konumlarına denk geldiğinde, bağlı olduğu bujide kıvılcım oluşturur. Dört buji olduğuna göre bu dört silindirli bir motor demektir. Her bir silindir distribütörün 90 derecelik açısına denk gelen sürelerde birer birer ateşlenirler. Distribütör kolu ilk ateşlediği bujiyi tekrar ateşlemeye geldiğinde piston sırasıyla iş, egsoz, emme ve sıkıştırma zamanını gerçekleştirmiş ateşlenmeye hazır konumda bulunur. Distribütör hareketini krank miline bağlı olan eksantrik milinden alır. Bu sayede motorun devrine göre ateşleme sıklığı anlık olarak ayarlanmış olur. Motorun devri arttıkça piston dört zamanı daha hızlı gerçekleştirecek ve daha sık ateşlemeye ihtiyaç duyacaktır. Bu da son derece hassas bir denge ile ayarlanmıştır.
-----------------------------------------------------------------------------------------------

Araç(Otomobil) Bilgisayar Sistemi Nedir? Nasıl Çalışır?

Otomobillerde güvenlik, performans, ekonomi, sorun analizi ve işletim gibi konularda yardımcı olması açısından bilgisayar kontrollü sistemler bulunur.

Motor Kontrol Ünitesi(Engine Control Unit) – ECU
Otomobillerde emisyonlarla ilgili kanunlar çıkmadan önce bir araba motoru mikroişlemcileregerek kalmadan üretilebilirdi. Fakat günümüzde
katalitik konverter
kullanmayan bir araç kullanamayız. Dolayısıyla hava/yakıt karışımını ayarlayacak bilgisayar kontrolcüsüne ihtiyaç vardır.

Bir otomobilin en çok işlem yapan bilgisayar birimi motor kontrol ünitesidir(ECU). Bu ünite sensörlerden aldığı verileri işleyerek optimum işletimin yapılmasını sağlar. Örneğin, motorun sıcaklık seviyesi ve soğutma miktarını, aracın anlık hızı, motor devri, egzostan atılan oksijen miktarı gibi detay bilgileri toplar ve saniyede milyonlarca işlem yaparak ateşlemenin nasıl ve ne şekil bir karışımda yapılacağına karar verir. Modern enjeksiyonlu benzin motorlarında vuruntu olmaması için ateşlemenin ne zaman yapılacağı ve enjektörün hangi salisede ne kadar yakıt püskürteceğini de ECU ayarlar. Bir anlamda motorun çalışmasını ve işletimi için herşeyi kontrol edip karar veren ve bunları komut vererek uygulatan en önemli ünitedir.

Modern bir motor kontrol ünitesi, 32-bitlik ve 40Mhz hızında çalışan işlemci kullanır. Günümüz PC’lerindeki Ghz’lerle kıyaslandığında pek de hızlı gözükmeyebilir fakat bu işlemciler çok verimli ve sürekli çalışırlar.Öyle ki, saniyede 2GB’lık veriyi işleyebilme kapasitesine sahiptirler ki bu bir bilgisayara göre binlerce kat hızlı olduğunu gösteren bir değerdir. Tabi bunu kendine has yazılımı ve özelleştirilmiş yapısıyla gerçekleştirir. Yani sadece bu iş için optimize edilmiştir.

Gelişmiş Sorun Tanımlayıcılar

Bu bağlantı sistemi ile, otomobildeki teknik sorunlar motor kontrol ünitesine iletilir.Buradan iletilen hata kodları motor kontrol ünitesi tarafından işlenerek düzenleme yapılır. Eğer düzeltilebilecek birşey değilse, ilgili uyarı ışığı ile sürücü bilgilendirilir.

Akıllı Sensörler
Bu sensörler uygulanan basınca göre bir gerilim oluşturarak motor kontrol ünitesini bilgilendirirler. Sıcaklık farklarında veya basınç değişimlerinde farklı gerilimler üreterek bilgiyi iletirler.Bu sensörler analog olarak işletildiğinden daha avantajlıdırlar. Çünkü eğer bilgiyi doğrudan voltaj olarak iletmek yerine işleyip dijital olarak yollasaydı, elektriksel dalgalanmalara maruz kalıp yanlış veri yollayabilirdi. Bu analog voltaj kablo içerisinden önemli elektriksel manyetizması olan yerlerden geçerken ekstra gerilim uygulayarak sinyalini güçlendirir. Bu sayede asıl değerinden birşey kaybetmeden gereken voltajı ECU’ya iletmiş olur.

Güvenlik, Konfor ve Uygunluk Birimleri
Bu sistemde temel olarak ABS ve hava yastıkları kontrol edilir. Gelişmiş araçlarda çekiş ve stabilite kontrol sistemleri de yer alır. Kendi işlemcileri olan bu sistemler araçlara modül şeklinde eklenirler. Tek bir ünite içerisinde toplanan bu kontrolcü bir çoklu işlem kabiliyetine sahip işlemci ile çalışır. Çok farklı verileri işleyip farklı yerlere ileterek önemli bir görevi üstlenirler. Önü çok açık bir sistemdir, yani teknolojinin gelişmesiyle beraber çok daha fazla ve farklı kontrol birimleri de yerleştirilebilir. Aynı şekilde radyatör, klima, havalandırma, otomatik kilit ve cam mekanizmaları, sunroof gibi birçok kontrolcü de bu birimde yer alır. Yani aracın temel motor çalışma görevleri haricindeki verilerin işletildiği kısımdır.
--------------------------------------------------------------------------------------------

Otomobillerde Soğutma Sistemi Nedir? Nasıl Çalışır?

Soğutma sisteminin amacı motordaki fazla ısıyı giderip, motoru en verimli ısıya en kısa zamanda yükseltip o ısıda kalmasını sağlamaktır. İdeal olan çalışma şartları ne olursa olsun soğutma sistemi motoru en verimli ısıda çalıştırmalıdır. yakıt motorda yandıkça yakıttaki enerjinin yaklaşık 1/3 ü işe çevrilir. Diğer 1/3 ü ise hiç kullanılmadan egzozdan dışarı yanmamış yakıt olarak atılır ve geri kalan 1/3 ise ısı enerjisine dönüşür. İçten yanmalı motorlarda soğutma sistemi olmazsa olmazlardandır. Çünkü hiç bir soğutma sistemi bulunmazsa yanan yakıttan açığa çıkan ısıdan parçalar erir veya aşırı genleşerek pistonlar silindirlerin içinde hareket edemeyecek kadar genişler.

Ana iki tip soğutma sistemi vardır;

Sıvı Soğutma
Hava Soğutma

Sıvı Soğutma
Motor bloğu içerisine ve motor boşluklarına yerleştirilmiş boru ve kanallardan sıvı dolaştırılmasıyla soğutma sağlanır. Motor bloğunda dolaşıp ısınan sıvı ise, radyatöre gelerek arkasındaki fan yardımıyla soğutulur ve tekrar devirdaime katılır. Yani sıvı soğutmalı sistemde hem sıvı hem de hava soğutma beraber kullanılır.

Hava Soğutma
Bazı eski araçlar ve çok az modern araç(örneğin Volkswagen) hava soğutma sistemi kullanır. Bu tip soğutmaya sahip motorların blokları ısı iletim katsayısı yüksek alüminyum alaşım malzemelerden üretilir. Motor bloğunda silindir çevresinde kanatçıklar yer alır ve güçlü fanlarla ısı hızla dışarı atılır. Bu tip soğutmaya sahip motorların soğuk havalarda antrifriz ihtiyacı ve bu nedenle oluşabilecek motorbloğu çatlaması gibi riskleri bulunmamaktadır.

Su Soğutma Sisteminin Bölümleri;
Su soğutmalı bir motorun soğutma sistemi; motorun su kanalları, termostat, su pompası, radyatör ve kapağı, elektrikli veya kayışlı fan, hortumlar, kalorifer radyatörü ve genleşme kavanozundan oluşur. Yakıt yakan motorlar büyük miktarda ısıyı açığa çıkarırlar. Egsoz sistemi ısının çoğunu alır, fakat motorun silindir duvarları, pistonları, ve silindir kapağı gibi parçalar da büyük miktarda ısıyı absorbe ederler. Eğer motorun bir kısmı çok ısınırsa yağ tabakasının koruma kabiliyeti kalmaz, yağsızlık da motora büyük hasar verebilir. Diğer taraftan eğer motor düşük hararette çalışırsa hiç verimli olmaz, yağ kirlenir, tortular oluşur, yakıt sarfiyatı artar. Bundan dolayı motor ısınana kadar soğutma sistemi devreye girmeyecek şekilde tasarlanmıştır.

Radyatör
Radyatör, motordan alınan ısıyı dağıtan, yokeden aygıta verilen isimdir. Azami miktarda suyu kanallarında tutup, atmosferle büyük bir alanını temas ettirerek soğutma işlemini gerçekleştirir. Su taşıyan kanallardan oluşan petekleri ve suyun girişini sağlayan üst kazan ve motora tekrar geri gönderen alt kazandan meydana gelir. Kimi radyatör ise yandan kazanlıdır, çalışma esnasında motordaki su üst kazana gelir ve kanallara üstten dağılırlar. Su ısısını kanallardan aşağıya akarken, gelen hava akımı sayesinde kaybeder.

Kalorifer Radyatörü
Kalorifer radyatörü aracın için ısıtmada kullanılır. Kalorifer radyatörü torpidonun içinde bulunur, ısınmış antifrizin bir kısmı bu radyatörden geçirilir. Havalandırmayı açıp sıcağa ayarını sıcağa getirdiğinizde hemen arkasında bulunan küçük elektrik fanı çalışır ve aracın içi ısıtılmaya başlar. Motor ısınmadan kalorifer radyatörü de iş göremez. Çünkü aslen motordan aldığı ısıyı araç kabini içerisine üfleme prensibiyle çalışır.

Su Pompası
Su pompaları değişik tasarımlarda gelir. Fakat bir çoğu dönen bir parça ile suyu motor bloğuna gitmeye zorlar. Birçok arkadan itişli otomobillerde fan su pompası şaftının ucuna bağlıdır. Su pompaları verimli olmaları için hızlı dönmelidir fakat gücünü krank miline bağlı V kayışından aldığından aşınmış veya gevşek V kayışları kaymaya sebep verir, bu da su pompasının verimini düşürür.

Genleşme Kavanozu
Birçok soğutma sistemi radyatörün taşma horutmuna bağlı plastik taşma kabı ya da genleşme kavanozu kullanır. Soğutucu sıvının genleşmesi durumunda bu depo ekstra bir yer sağlamış olur, bundan dolayı genleşme kavanozu da denir. Motor ısındıkça içerisindeki soğutucu sıvı genleşir. Eğer genleşme kavanozu olmazsa, soğutucu sıvı taşma hortumundan dışarı taşar. Soğutma sisteminde motor soğuyunca bir vakum oluştuğundan bu vakum genleşme kavanozuna taşmış olan sıvının tekrar sistem içine emilmesine olanak sağlar. Bu tamamen kapalı bir sistemdir ve soğutucu sıvı, genleşme kavanozu ve sistem arasında genleşme ve büzülme ile gider gelir. Bu durumda sistem doğru çalışıyorsa hiç bir sıvı kaybı olmaz. Genleşme kavanozunun bir diğer özelliği hava kabarcıklarını yokedebilmesidir. Hava kabarcıkları bulunan bir soğutucu sıvı bulunmayana göre daha düşük verim sağlar. Genleşme kavanozunun asıl amacı ise, radyatörün devamlı olarak dolu olmasını sağlamaktır.

Radyatör Kapağı
Sistemin içindeki suyu basınç altında tutarak motorun soğumasını sağlar. Radyatör kapağı radyatördeki soğutucu sıvıyı önceden belirlenmiş bir basınçta tutar. Eğer sıvı basınça altında tutulmazsa kaynar ve buharlaşarak yokolur. Radyatör kapağı gerekli basıncı sağlayarak kaynamayı durdurur. Kaynama noktası basınçla birlikte arttığından sistemin içindeki sıvı 100 dereceyi geçse bile kaynamaz.

Termostat
Aracın ilk çalıştırılma anında ısınmasına izin veren sistemdir. Termostat sayesinde soğutma sıvısı ilk etapta devreye sokulmayarak aracın çalışması için gerekli optimum motor sıcaklığına gelmesi sağlanır. Bu sıcaklık aşıldıktan ve pistonlar optimum genleşmeye ulaştıktan sonra, sonra soğutma sıvısı devreye girerek motor sıcaklığını sabit tutar.

Fanlar
Yeterince hızlı gidiyorsanız aracın ön ızgarasından geçen hava akımı radyatör peteklerinden geçerek soğutma işlemini yapar. Eğer yeterince hızlı gitmiyorsanız o zaman fanlar devreye girip havayı emerler. Düşük hızla giderken veya rölantide çalışırken fanlar soğutmayı sağlar. Genelde su pompası şaftı üzerine monte edilmiş fanlara hareketi V kayışları verir. Ayrıca bağımsız bir ünite olarak da takılabilirler. Bağımsız fanlar ise aküye bağlıdır ve elektrikle çalışırlar